Materiales sintéticos

• ¿Que es un material sintético?(¿Que es sintetizar materiales?)

• ¿A que nos referimos cuando hablamos industrialmente de materiales sintéticos?

• Hitos históricos que marcan la vida de los materiales sintéticos

• Materias primas para la producción de materiales sintéticos. (Origen, obtención...)

1. ¿Que es un material sintético?(¿Que es sintetizar materiales?)

Un material sintético es aquel producto de la "síntesis química" el cual se conseguía en el proceso de obtención de compuestos químicos partiendo de sustancias simples. Estos elementos no aparecen de forma natural en la tierra, y solo pueden ser creados de forma artificial.

Los materiales elásticos son conocidos como polímeros, y en general han existidos en la naturaleza desde siempre, pero el hombre ha creado algunos sintéticos.

Existen muchos tipos de materiales poliméricos diferentes que no son familiares, y que tienen gran número de aplicaciones, entre las que se incluyen plásticos elastomeros, fibras, etc... Dependiendo de sus propiedades, un polímero puede utilizarse en dos o mas de estas aplicaciones.  

La sintetización de un material es un proceso industrial en el cual se consigue crear piezas que son complicadas de obtener por otros procedimientos. Este proceso consiste en reducir el material en polvo para luego comprimirlo en un molde a una determinada presión y calentarlo a una temperatura controlada.

La entropia mide el grado de de desorden del sistema. La entropia aumenta al aumentar el desorden. Al aplicar un esfuerzo las cadenas se alargan y se alinean: el sistema se ordena. A partir de esto la entropia aumenta al volver las cadenas a su original enmarañamiento.

 
2.¿A que nos referimos cuando hablamos industrialmente de materiales sintéticos?

• Termoplásticos

 Es un material que a temperaturas elevadas se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece cuando se enfría. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular.

En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas,

estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas.

• Estructura amorfa: Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, esta estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales.
• Estructura cristalina: Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Esta estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frentes a esfuerzos o cargas así como a la resistencia a las temperaturas de los materiales.

-  Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso.

-  Permiten una deformación plástica cuando son calentados.

-  Son solubles en ciertos solventes.

-  Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.

-  Buena resistencia al fenómeno de fluencia.

• Termoestables

Los polímeros termoestables son polímeros infusibles e insolubles. La estructura así formada es un conglomerado de cadenas entrelazadas dando la apariencia y funcionando como una macromolécula(son moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran numero de átomos), que al elevarse la temperatura de esta, simplemente las cadenas se compactan mas, haciendo el polímero mas resistente. Por contra es dicha estructura altamente reticulada la que aporta una baja elasticidad, proporcionando a dichos materiales su característica fragilidad.

-  No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso.

-  Generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.

-  Son insolubles.

-  Alta resistencia al fenómeno de fluencia

• Elastomero

Son aquellos tipos de compuestos que están incluidos no metales en ellos, que muestran un comportamiento elástico. El término, que proviene de polímero elástico, es a veces intercambiable con el término goma, que es una adecuado para referirse a vulcanizados. Los elastomeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea de ahí esa considerable capacidad de deformación.

Los elastomeros suelen ser normalmente polímeros termoestables pero pueden ser también termoplásticos. La elasticidad proviene de la habilidad de las cadenas para cambiar su posición por si mismas y así distribuir una cierta tensión aplicada. 

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes.

Elastomeros termoestables: Son aquellos que al calentarlos no se funden o se deforman.

Elastomeros termoplasticos: Son aquellos elastómero que al calentarlos se deforman y se funden.

-  No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso.

-  Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.

-  Son flexibles y elásticos.

-  menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos.

• Hitos históricos que marcan la vida de los materiales sintéticos.

El desarrollo de estas sustancias se inicio en 1860, cuando un fabricante estadounidense de bolas de billar, que ofreció una recompensa de 10000 dolares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural. Uno de los que optaron al premio fue un estadounidense, quien desarrollo un método de procesamiento a presión de la piroxilina, nitrato de celulosa y una cantidad mínima  de disolvente de alcohol.

Durante las décadas siguientes aparecieron de forma gradual mas tipos de plásticos. se inventaron los primeros plásticos totalmente sintéticos  sobre 1906 y lo comercializaron con  el nombre de baquelita.

En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de materiales plásticos. El químico alemán Hermann aventuro  que estos se componían en realidad de moléculas gigantes. Las investigaciones se empezaron a iniciar para afirma esta conclusión. En las décadas 1920 y 1930 apareció un buen numero de productos nuevos.

Uno de los plásticos mas populares desarrollados durante este periodo es el metacrilato de telio polimerizado. Este material tiene propiedades ópticas excelentes, puede utilizarse para gafas, lentes , alumbrado publico. Las resinas de poliestireno, fueron comercializadas en 1937, se caracterizan por su alta resistencia a la alteración química y mecánica a bajas temperaturas y por su muy limitada absorción  de agua. El PTFE sintetizado por primera vez en 1938, se comercializó en 1950 con el nombre de teflón. Otro descubrimiento fundamental en la década de 1930 fue la síntesis del nailon.

Durante la II guerra mundial, ambos lados sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas. La industria de los plásticos demostró ser una fuente inagotable.

Durante los años de la posguerra se mantuvo el elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los plásticos. Se utilizaron otros materiales sintéticos en lugar de los metales en maquinaria. En 1953 el químico alemán karl desarrollo el polietileno y en 1954 el italiano giulio desarrollo el polipropileno, que son los dos plásticos mas utilizados en la actualidad. En 1963 los dos químicos compartieron el premio nobel de química.

• Materias primas para la producción de materiales sintéticos. (Origen, obtención…)

Existen dos tipos de materias primas para la obtención de los materiales sintéticos que son:

Las materias primas naturales 

Las materias primas sintéticas

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantes ( macromoleculas), se forman por reacciones y se forman grandes cadenas. A esto se llama polimerización.

Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal.

Polímeros artificiales: Son el aquellas que se obtienen por medios químicos, de polímeros naturales.

Polímeros  sintéticos: Son los que se obtienen por polimerización controlado por el hombre.

Procesos:

• Inyección: Este es el método mas utilizado para la producción de componentes  de automoviles. Lo que se hace es calentar el material, e inyectarlo dentro de un molde para que adquiera la forma 

• Extrusión: EL proceso de extrusión consiste en introducir el material en un tornillo sin fin, este material se calentara y saldrá por una boquilla